Вода и здоровье человека




Африканские дети

Пресная вода является природным ресурсом, который имеет жизненно важное значение для человека, его здоровья и самого существования. На Земле много воды, но только 2,53% от всего этого количества является пресной водой; остальная часть — морская вода.

Содержание:

  1. Вода главное богатство на Земле
  2. Глобальный круговорот воды в природе
  3. Распределение воды на Земле и ее использование людьми
  4. Загрязнение воды химическими отходами
  5. Заключение

1. Вода главное богатство на Земле

Человек пьет воду

В настоящее время существует большая озабоченность по поводу способности пресноводных ресурсов Земли поддерживать жизнь и здоровье человека в ближайшем будущем. По одной из оценок, если нынешние тенденции сохранятся, то к 2035 году, когда мировое население достигнет почти девяти миллиардов человек, семь миллиардов человек в 60 странах будут испытывать нехватку воды, если не будут приняты меры. Половина населения будет испытывать нехватку воды к 2025 году.

Помимо обеспокоенности количеством воды, доступной для людей, правительства и международные учреждения очень обеспокоены ее качеством. Природная вода никогда не бывает чистой, но содержит широкий спектр растворенных веществ, некоторые из которых вредны для здоровья.

Если прогнозы о нехватке воды для половины населения в 2025 году кажутся тревожными, но далекими, важно отметить, что для многих людей водный кризис уже является реальностью. Многие люди в мире уже сталкиваются с серьезными неблагоприятными последствиями для своего здоровья из-за нехватки чистой воды. Это особенно верно в отношении Африки.

Африканские дети
Рисунок 1. Вода для бытовых нужд во многих частях Африки должна ежедневно перевозиться на большие расстояния, главным образом женщинами и девочками

Глобальный водный кризис уже очевиден для тех, кто думает не только о нуждах людей, но и рассматривает то, что происходит с другими видами, населяющими нашу планету. Планета Земля находится в начале массового вымирания, которое уничтожает виды быстрее, чем когда-либо в истории планеты. Это шестое массовое вымирание в истории Земли (во время пятого произошло вымирание динозавров, около 70 миллионов лет назад). В то время как большое внимание средств массовой информации сосредоточено на уничтожении тропических лесов во всем мире, на самом деле именно биоразнообразие в пресноводных местах обитания в мире сокращается быстрее всего.

Планета Земля содержит огромное количество воды, но только крошечная ее часть доступна в виде пресной воды растениям и животным, включая людей, которые живут на суше. Как показано на рисунке 2, только около 0,01% от общего объема пресной воды в мире легкодоступно для наземной жизни.

Вода и здоровье человека
Рисунок 2. Распределение водных ресурсов в мире

Несколько фактов о мировых ресурсах пресной воды:

• Пресная вода неравномерно распределена по всему миру, например, в Канаде каждому гражданину доступно в 30 раз больше пресной воды, чем в Китае.

• Пресная вода загрязняется притоками соленой воды (приливными волнами, повышением уровня моря), отходами жизнедеятельности человека и другими побочными продуктами человеческой деятельности (например, промышленными химикатами, кислотными дождями), а также сельскохозяйственными удобрениями, пестицидами и гербицидами.

• С 1950 года число людей на Земле увеличилось с 2,5 до 8 миллиардов, а потребление пресной воды на душу населения (т. е. количество, которое каждый человек использует ежегодно) утроилось. По прогнозам, к 2035 году численность населения достигнет 9 миллиардов человек; ожидается также, что потребление воды на душу населения продолжит увеличиваться.

• Более 60% всей пресной воды, используемой в мире, отводится для сельского хозяйства.

2. Глобальный круговорот воды в природе

круговорот воды
Рисунок 3. Глобальный круговорот воды

Путь, по которому большая часть воды попадает в атмосферу, — это испарение из моря. Гораздо меньшее количество воды попадает в атмосферу, испаряясь с суши, а также из рек и озер.

Водяной пар в атмосфере конденсируется в облака и выпадает в виде осадков (дождя, града или снега). Распределение осадков по планете очень неравномерно: в некоторых регионах дожди выпадают круглый год, а в некоторых их вообще нет (рис. 4). Часть воды, попадающей на сушу, стекает в ручьи, а оттуда в озера, реки и моря; часть ее испаряется обратно в атмосферу, а большая часть просачивается глубоко в землю, где становится грунтовыми водами. Подземные воды, добываемые с помощью колодцев, являются важным источником воды для людей, особенно в тех частях мира, где дождевой воды недостаточно для удовлетворения их потребностей. Просачивание через грунт очищает воду путем фильтрации, так что вода, выходящая из-под земли в природных источниках, обычно практически не содержит микробов.

Карта мира
Рисунок 4. Карта, показывающая количество осадков в мире

Транспирация — это выделение воды растениями (рисунок 3). Растения поглощают углекислый газ из атмосферы и выделяют кислород. Они впитывают воду своими корнями и выделяют ее в виде водяного пара через крошечные отверстия в листьях, называемые порами, через которые они также поглощают углекислый газ.

Недавнее исследование показывает, что, поскольку уровень углекислого газа в атмосфере повышается из-за сжигания ископаемого топлива, растениям не нужно держать свои поры так широко открытыми, как раньше, чтобы получать необходимый им углекислый газ. Как следствие, в настоящее время растения выделяют в атмосферу меньше воды, чем в прошлом. Это представляет собой одно из последствий изменения климата, которое влияет на глобальный круговорот воды и подчеркивает важный момент, что глобальная экосистема очень сложна, и что изменение одного компонента может иметь широкомасштабные и неожиданные последствия.

Переносимые водой отходы жизнедеятельности человека собираются в канализационных коллекторах, обрабатываются на очистных сооружениях и возвращаются в виде более чистой воды в окружающую среду. Основная функция очистки сточных вод заключается в расщеплении фекалий и удалении вредных микробов из воды. Очистные сооружения также играют определенную роль в удалении вредных химических веществ из воды. В густонаселенных частях мира вода, проходящая через системы канализации, составляет значительную долю водного стока в реках.

Население во многих мегаполисах мира растет так быстро, что разработка эффективных систем канализации отстает. В таких городах, как Карачи, в Пакистане, водоснабжение, в основном из подземных вод, сильно загрязнено неочищенными сточными водами и содержит большое количество бактерий.

Карачи, Пакистан
Маленькая девочка наполняет водой две канистры в трущобах Коранги в Карачи. 
Сбор воды — это обязанность, которая часто ложится на очень маленьких детей. В Коранги, трущобном районе Карачи, портового города с населением около 16 миллионов человек в Пакистане, нет водопровода. Городское водоснабжение Карачи едва покрывает половину потребностей города. Процветает нелегальная торговля водой мафиозными структурами, связанными с местными властями. Чистая вода из государственных водопроводных труб стоит дорого. Поэтому многие вынуждены покупать более дешевую солоноватую воду из колодцев, вырытых возле плотины на окраине Карачи. Жители говорят, что если ее немедленно не вскипятить, она начинает вонять. Диарея является одной из ведущих причин детской смертности в Пакистане. В основном причиной диареи являются бактерии в загрязненной воде, которую пьют жители.
 Ситуация в Карачи отражает более широкий водный кризис по всему Пакистану. Неэффективное сельское хозяйство, истощение водоносных горизонтов, быстрый демографический рост и сильное загрязнение приводят к снижению как количества, так и качества воды для жителей. И это означает, что проблемы с водой в Карачи могут стать проблемой в других частях Пакистана
. Источник

3. Распределение воды на Земле и ее использование людьми

3.1 Вопросы распределения и использования воды

В настоящее время люди во многих частях мира сталкиваются с хронической нехваткой пресной воды. Это развивающийся кризис, который, как ожидается, будет только усугубляться. Как было сказано выше, в основе этого мрачного прогноза лежит несколько факторов. Кроме того, ожидается, что серьезные изменения в распределении пресной воды вызовет изменение климата. Неравномерное распределение пресной воды по всему миру проиллюстрировано в таблице 1.

Таблица 1. Распределение населения мира и доступной пресной воды на шести континентах



    Континент
Проживает людей в
% от всего
мирового населения
Доступная пресная
вода в
% от всего запаса
мировых запасов
пресной воды
 Северная и Центральная Америка815
  Южная Америка626
  Европа138
  Африка1311
  Азия6036
  Австралия и Океания15
(Источник: данные от ЮНЕСКО за 2003 год)
 

Как видно из таблицы, с наибольшим водным кризисом сталкивается население Азии, где проживает почти две трети населения мира, но доступна только одна треть пресной воды.

Люди используют воду для самых разных целей. Помимо питьевой воды, люди используют воду для мытья, для санитарии, для полива с/х угодий, для кормления скота, в качестве источника пищи (рыболовства), для транспорта и отдыха. Основные категории водопользования в глобальном масштабе представлены на рисунке 5, который показывает, что потребление воды продолжает увеличиваться.

В Африке выпадает много осадков (рис. 4), но довольно низкая водообеспеченность (таблица 1).

Причина этого заключается в том, что количество осадков в Африке сосредоточено вблизи Экватора, но их мало на юге Африки, где проживает много людей.

Люди используют воду для различных целей. Помимо питьевой воды, люди используют воду для мытья, для санитарии, для орошения земли под урожай, для кормления скота, в качестве источника пищи (рыболовства), для транспорта и отдыха. Основные категории водопользования в глобальном масштабе представлены на рисунке 5, который показывает, что потребление воды увеличилось до 1995 года и как, по прогнозам, оно будет продолжать увеличиваться до 2025 года.

Количество воды
Рисунок 5. График, показывающий количество воды, добываемой во всем мире из природных запасов (рек, озер и подземных вод) и используемой в различных целях

Использование воды в сельском хозяйстве бывает двух видов: орошение сельскохозяйственных культур и водопой скота. Многие методы орошения сельскохозяйственных культур являются расточительными по отношению к воде, поскольку большая ее часть теряется в воздухе в результате испарения, прежде чем она будет поглощена сельскохозяйственными культурами. Домашний скот использует еще больше воды. В таблице 2 сравнивается количество воды, необходимое для производства различных основных пищевых продуктов. Обратите внимание, насколько «дорого» производить говядину и баранину с точки зрения потребности в воде.

Таблица 2. Объем воды, необходимый для производства 1 килограмма конкретных пищевых продуктов

  ПродуктТребуется воды, литры
 Свежее мясо — говядина15000
 Свежее мясо — баранина10000
 Мясо птицы6000
 Пальмовое масло2000
 Зерновые1500
 Цитрусовые фрукты1000
 Бобовые и корнеплоды 1000
 (Источник: данные, полученные от ЮНЕСКО)

На снабжение чистой водой влияет то, как люди утилизируют свои сточные воды. У людей, живущих в районах, где отсутствует система канализации для удаления сточных вод, нет иного выбора, кроме как выбрасывать их прямо в реку или на землю. Каждый литр воды, утилизируемый таким образом, загрязняет в среднем восемь литров пресной воды, и, по оценкам ООН, население планеты ежегодно загрязняет таким образом 12 000 км3 воды. Если не будет крупных инвестиций в системы санитарии, к 2050 году эта цифра увеличится до 18 000 км3 (ЮНЕСКО).

В 2000 году 5% мирового населения, по оценкам, испытывало нехватку воды. К 2025 году это, вероятно, затронет 31% населения. Многие из этих людей находятся в странах с высокими темпами роста населения, и их проблемы с водой быстро растут.

Глобальное водопользование
Рисунок 6.  Глобальное водопользование и распределение. Линейные диаграммы показывают процентное использование по категориям.

Ежегодно более 2 миллионов человек умирают от болезней, передающихся через воду. Таким образом, недостаточно иметь достаточно воды; это должна быть незагрязненная вода. Доступ к чистой воде варьируется в зависимости от региона (таблица 3), являясь самым низким в Африке. Доступ к чистой воде в городах составляет около 94%, что намного выше, чем в сельской местности, где он составляет всего около 71%. Во всем мире 18% населения не имеют доступа к чистой питьевой воде, а это около 1,5 миллиарда человек.

Нехватка чистой воды обусловлена как отсутствием инвестиций в системы водоснабжения, так и недостаточным обслуживанием этих систем. Около половины воды в системах водоснабжения в развивающихся странах теряется из-за утечек, незаконных заборов и вандализма. Во всем мире 2,4 миллиарда человек не имеют доступа к надлежащим санитарным услугам. В развивающихся странах более 90% сточных вод сбрасывается в водоемы неочищенными.

Таблица 3  Доступ к водоснабжению и санитарии. (Данные за 1999 год.)

 ОбластьНаселение,
млн
     Процентная доля       населения,      имеющего доступ к:
водоснабжениюсанитарии
Африка7846260
Азия36828148
Европа7289692
Латинская  Америка и  Карибский  бассейн5198376
Северная  Америка309100100
Океания308793
 Итог60528260

Даже в тех частях мира, где дефицит воды практически отсутствует, экологические побочные эффекты водопользования часто вызывают серьезную озабоченность. Это включает в себя не только очевидное загрязнение, особенно сточных вод, нитратов и высокого содержания растворенных солей, но и разрушение естественных водно-болотных угодий путем отвода воды, падение уровня грунтовых вод из-за чрезмерной добычи и затопление территорий под огромные водохранилища. Около половины рек и озер в Европе и Северной Америке по-прежнему серьезно загрязнены, несмотря на улучшения в последние годы. Качество воды может быть одной из самых больших проблем для промышленно развитых стран мира.

3.2 Нехватка воды и международные споры

Нехватка воды вызвала крупные международные споры во многих частях мира (таблица 4). Управление водными ресурсами особенно затруднено в районах, где реки пересекают несколько стран. Египет, например, получает большую часть своей воды из реки Нил, русло которой пересекает семь стран. На Ближнем Востоке водные ресурсы вызывают стратегическую озабоченность и являются одной из основных причин политических конфликтов. Полномасштабные водные войны маловероятны, но напряженность между странами, конкурирующими за воду, нарастает до такой степени, что в некоторых районах возникла угроза войны.

Например, напряженный водный спор постоянно присутствует на Ближнем Востоке и связан с реками Евфрат и Тигр, которые начинаются в горах Турции и текут на юг в Сирию и Ирак, водоснабжение которых в большей части зависит от этих рек. Турция, как страна, расположенная выше по течению, претендует на право контролировать воду рек, которые берут свое начало в пределах ее границ. Ирак заявляет исторические права на реки, поскольку его народ зависел от них в течение тысяч лет, когда на этих землях еще существовала Месопотамия. Сирия, в свою очередь, также претендует на права собственности. К сожалению, для всех стран просто не хватает воды, что приводит к конфликтам, а иногда и к угрозам войны.

В 1974 году Сирия перекрыла сток Евфрата в Ирак, чтобы заполнить новое водохранилище. Ирак собрал войска на сирийской границе и угрожал вторжением, в результате чего Сирия поспешно выпустила воду обратно в реку. В 1990 году Турция остановила поток Евфрата, чтобы заполнить водохранилище у плотины Ататюрка. Сирия и Ирак настаивали на том, чтобы Турция восстановила поток, что она и сделала, но только через месяц.

Плотина Ататюрка
Плотина Ататюрка — гидроэлектростанция на реке Евфрат. Расположена в центральной Турции. Гидроэлектростанция имеет общую электрическую мощностью в 2400 МВт. ГЭС может генерировать 8900 ГВт-ч электроэнергии в год.

 Для эффективного управления водными ресурсами этих крупных рек потребуется более тесное сотрудничество между тремя странами в области управления реками в масштабе водосбора и изменения в сельскохозяйственной практике, но для этого существует много препятствий, особенно с учетом того, что водные вопросы играют политическую роль в этом районе.

Таблица 4 Международные водные споры.

Реки/водоносные горизонтыСтраны, участвующие в спореПредмет спора
НилЕгипет, Судан, Эфиопия, Уганда, Кения, Демократическая Республика Конго, Эритреязаиление, затопление, расход/отвод воды
Евфрат, ТигрИрак, Сирия, Турцияплотины, уменьшенный расход воды, засоление, гидроэлектроэнергия
Иордан, Ярмук, Литани, водоносные горизонты Западного берегаИзраиль, Иордания, Сирия, Ливан, палестинцы на Западном берегурасход/отвод воды, добыча воды из общих водоносных горизонтов
Брахмапутра, ГангБангладеш, Индиязаиление, затопление, расход/отвод воды
МеконгКампучия, Лаос, Таиланд, Вьетнамрасход воды, затопление, орошение
ПаранаАргентина, Бразилияплотина, затопление земли
ЛаукаБоливия, Чилиплотина, засоление
Рио-Гранде, КолорадоМексика, СШАзасоление, расход воды, агрохимическое загрязнение
Великие озераКанада, СШАотвод воды
РейнФранция, Нидерланды, Швейцария, Германияпромышленное загрязнение
ДунайАвстрия, Словакия, Венгрияводоотвод, гидроэлектроэнергия

Есть и другой подход к решению проблемы обеспечения водой. Примером такого подхода является одна из стран Ближнего Востока — Кувейт.

В Кувейте нет нехватки воды; он не зависит от дождя, чтобы обеспечить себя пресной водой, он зависит от опреснения. Конечно, это требует большого количества энергии, но Кувейт обладает огромными энергетическими ресурсами. Хотя опреснение является дорогостоящим, оно определенно не является недосягаемым для богатого нефтью государства в Персидском заливе. Это ясно показывает, что достаточное количество воды может быть получено — если страна может заплатить за это. Бедность — вот что часто формирует проблему, а не окружающая среда или ограниченность ресурсов.

Вот что сказал по этому поводу аналитик Израильских сил обороны, представитель страны, вовлеченной в водные споры:

«Зачем воевать из-за воды? За ту цену, которая обойдется Вам одна неделя боевых действий, вы можете построить пять опреснительных установок. Никаких человеческих жертв, никакого международного давления. Плюс надежное снабжение, которое вам не нужно защищать на враждебной территории».

3.3 Влияние изменения климата на глобальные ресурсы пресной воды

Доступность пресной воды значительно изменится в будущем мире, изнывающим от последствий изменения климата. В некоторых регионах доступность воды уменьшится, в других — увеличится. Точные прогнозы относительно масштабов и точного местоположения таких изменений сделать невозможно, поскольку они основаны на климатических моделях, точность которых оставляет желать лучшего. Однако есть твердая убежденность в том, что вероятные изменения будут включать:

• Больше осадков будет выпадать в северных высоких широтах зимой и в муссонных регионах Юго-Восточной Азии летом.

• Летом меньше осадков будет выпадать в Южной Европе, Центральной Америке, Южной Африке и Австралии.

• В реках, питаемых ледниками, станет больше воды.

• В целом, установятся более высокие температуры во всех регионах, что приведет к большему испарению, так что даже в тех регионах, где количество осадков не сократится, доступность воды уменьшится.

• Повышение уровня моря приведет к затоплению низменных прибрежных районов, включая крупные поймы и дельты рек, многие из которых в настоящее время плотно заселены; например, в Бенгальской дельте в Бангладеш проживает 9 миллионов человек (см. Рисунок 7).

Бангладеш
Рисунок 7. Карта Бангладеш, на которой показана обширная дельта, образованная реками Ганг, Брахмапутра и Мегхна

В результате перечисленных выше изменений некоторые регионы будут чаще подвергаться наводнениям, в то время как другие будут испытывать более частые и более сильные засухи. Эти изменения повлияют на здоровье человека как напрямую, так и косвенно, нарушив сельское хозяйство и поставки продовольствия.

Надвигающийся водный кризис приводит к необходимости серьезных изменений в отрасли добычи воды. В прошлом акцент делался на поиске более эффективных способов извлечения воды, теперь акцент делается на поиске более совершенных способов ее использования.

Использование воды в быту сократилось благодаря внедрению новых конструкций туалетов, душевых кабин, стиральных и посудомоечных машин. Например, внутреннее потребление воды для удаления сточных вод в США за 20 лет сократилось на 75% благодаря изменениям в конструкции туалетов. Аналогичные сокращения бытового водопотребления были достигнуты в Австралии, Японии и Европе.

4. Загрязнение воды химическими отходами

4.1 Уровни токсичных веществ

Токсичные вещества являются особенностью природного мира. Многие растения содержат химические соединения, которые делают их чем угодно — от слегка неприятных до смертельно ядовитых для съедающих их животных. Некоторые животные приспособлены для борьбы с опасными растениями и обладают механизмами детоксикации, которые обезвреживают вредные соединения. Люди, например, полагаются на свою печень, чтобы нейтрализовать вредное воздействие алкоголя. В ходе культурной эволюции человека были разработаны методы приготовления пищи, которые уничтожают токсичные химические вещества в растениях.

Примерами могут служить нервно-паралитические яды, содержащиеся в чечевице, из которой делают индийский пряный суп дал (дхал), и цианид в маниоке, основной культуре Африки и Южной Америки. Однако есть пределы тому, что могут сделать печень и термообработка продуктов питания, а окружающая среда содержит огромное количество химических соединений, некоторые из которых произведены человеком и которые вредны для здоровья человека.

Считается, что вода загрязнена, когда любое вредное или нежелательное изменение ее физического, химического или биологического качества является результатом попадания в нее синтетических или природных химических веществ, радиоактивных или органических веществ. Загрязнение часто относится к результатам деятельности человека, но существуют значительные естественные причины загрязнения, такие как извержения вулканов, которые выделяют различные химические вещества, цунами, которые смешивают соленую морскую воду с пресной. Большая часть подземных вод, добываемых из скважин в некоторых частях Бангладеш и Западной Бенгалии, загрязнена естественным мышьяком, выделяющимся из горных пород глубоко под землей.

Загрязнение может происходить во многих точках глобального водного цикла, изображенного на рисунке 3. Наиболее известно, что загрязняющие вещества могут быть сброшены в реки или в море, но они также могут попадать в грунтовые воды путем загрязнения почвы. Некоторые загрязняющие вещества попадают в круговорот воды из атмосферы; например, кислотные дожди вызваны смешиванием водяного пара с газообразными загрязнителями, такими как диоксид серы, выделяемый при сжигании ископаемого топлива, и различными соединениями азота, содержащимися в сельскохозяйственных удобрениях.

Дым из заводских труб
При сжигании угля на ТЭС высвобождается двуокись углерода, окись углерода, диоксид серы, окиси азота, ртуть, мышьяк и бензол. Около 40% всей электроэнергии в мире производится на угольных электростанциях. Южная Африка производит около 94% своей электроэнергии за счет сжигания угля, в то время как Индия и Китай производят 70-75% своей электроэнергии за счет сжигания угля. Загрязнение воздуха электростанциями является причиной преждевременных смертей, при этом большее количество смертей происходит там, где уголь имеет более высокое содержание серы.

Загрязнение может быть острым или хроническим.

Случаи острого загрязнения относятся к внезапному выбросу большого количества загрязняющего вещества, обычно приводящего к очень вредным последствиям.

Примером острого загрязнения может служить случайный выброс большого количества сульфата алюминия, вещества, используемого при очистке воды, в систему водоснабжения Камелфорда в Корнуолле в июле 1988 года, что привело к серьезному психическому расстройству большого числа людей.

Хроническое загрязнение относится к медленному и постоянному загрязнению воды в результате длительного выделения загрязняющих веществ и во многих отношениях вызывает более серьезную озабоченность по трем причинам.

Хроническое загрязнение может оставаться незамеченным в течение длительного времени; как правило, его труднее устранить, чем острое загрязнение; хроническое загрязнение также серьезно, потому что, в отличие от большинства острых случаев загрязнения, оно часто не ограничивается небольшой территорией. Некоторые загрязняющие вещества попадают в круговорот воды из атмосферы. Например, кислотные дожди вызываются смешиванием водяного пара с газообразными загрязнителями, такими как диоксид серы, выделяющийся при сжигании ископаемого топлива, и различными соединениями азота из сельскохозяйственных удобрений.

Один из самых токсичных ксенобиотических загрязнителей (чужеродное организму вещество), диоксин, образующийся при сжигании пластмасс и некоторых удобрений, стал повсеместным (встречается повсюду) и может быть обнаружен практически у каждого человека во всем мире.

В результате рисков, связанных с загрязнением, водоснабжение в странах с высоким уровнем дохода тщательно контролируется, чтобы гарантировать, что уровни загрязняющих веществ не превышают установленных концентраций, которые считаются безопасными.

Головастик
Рисунок 8. Головастик Xenopus laevis

Определение безопасных уровней — довольно сложный процесс, который включает в себя науку токсикология (изучение токсинов и их воздействия на живые организмы). Среди животных, которые используются для токсикологического тестирования химических веществ, переносимых водой, — головастики африканской шпорцевой лягушки (Xenopus laevis) (Рисунок 8). Xenopus широко используется для этой цели, так как он легко размножается в неволе и производит огромное количество головастиков. Лягушки и амфибии считаются особенно чувствительными индикаторами загрязнения окружающей среды.

Растет понимание того, что определение смертельной дозы соединения у головастиков Xenopus в лаборатории не очень помогает в попытке определить, представляет ли это соединение угрозу для здоровья человека или нет.

Другим подходом к изучению загрязнения является наука экотоксикология, которая изучает судьбу загрязняющих веществ в природной среде и их воздействие на растения, животных и экосистемы. (Экосистемы — это совокупности растений и животных, такие как леса, луга, реки и т.д., в которых различные виды растений и животных живут вместе и взаимодействуют друг с другом.) Экотоксикология задает вопрос не о том, сколько вредного соединения требуется, чтобы убить головастика, а о том, каково воздействие соединения на головастика при той концентрации, которая встречается в дикой природе.

В свое время большой ущерб окружающей среде был нанесен в Скандинавии кислотными дождями, вызванными промышленным загрязнением с одного из заводов на севере Британии, которые пронесло через Северное море преобладающим ветром. Например, популяции лягушек и тритонов значительно сократились, а в некоторых населенных пунктах и вовсе исчезли. Если головастики лягушек выращиваются в воде, подкисленной до того же уровня, что и вода в скандинавских водоемах, они не погибают. Просто они становятся вялыми, питаются меньше, чем головастики, живущие в некислой воде. Они растут не так быстро, как здоровые головастики; позже они становятся маленькими лягушками, но не доживают до размножения. Популяция лягушек сокращается.

Сосредоточив внимание на зачастую малозаметных, несмертельных эффектах загрязняющих веществ, экотоксикологи дают более полную и точную оценку того, как загрязняющие вещества влияют на дикую природу, по сравнению с тем, что может быть получено путем определения их смертельной дозы. Если вам кажется странным, что ученые изучают возможное воздействие ксенобиотических химических веществ на здоровье человека, изучая их воздействие на головастиков, имейте в виду, что по этическим соображениям было бы невозможно проверить воздействие таких химических веществ непосредственно на людей.

Биоаккумуляция

Когда химические загрязнители попадают в организм человека, они разносятся кровью по всему организму. Различные загрязняющие вещества имеют разные химические свойства, и конкретные загрязняющие вещества имеют тенденцию накапливаться в определенных частях тела (таблица 5).

Таблица 5: Некоторые распространенные загрязнители и органы, на которые они оказывают воздействие

  ЗагрязнительОрганы
 свинецкости, зубы, нервная ткань
 ртутьнервная ткань, особенно мозг
 хлорорганические пестициды,
 полихлорированные дифенилы (ПХД)
жировая ткань, грудное молоко
 асбестлегкие

Влияние конкретных загрязнителей на конкретные ткани связано с очень важным аспектом экотоксикологии, называемым биоаккумуляцией.

Дело в том, что будучи выброшенным в окружающую среду, загрязнитель не рассеивается случайным образом или равномерно, а концентрируется в конкретных компонентах экосистем. Например, ДДТ накапливается в жировых тканях птиц, где он может достигать довольно высоких уровней. (ДДТ, дихлордифенилтрихлорэтан, был первым широко используемым синтетическим пестицидом и с 1939 года использовался для уничтожения насекомых-вредителей).

У пораженной птицы в ее кровь за короткое время попадает большая доза ДДТ. Каждый раз, когда хищник поедает такую птицу, он тоже получает большую дозу, которая, в свою очередь, откладывается в его жировых тканях.

Следствием биоаккумуляции является то, что загрязняющие вещества, которые могут быть вполне безопасными для дикой природы или людей, могут накапливаться в определенных точках пищевой цепи в концентрациях, которые уже становятся небезопасными (рисунок 9).

Диаграмма
Рисунок 9. (а) Диаграмма, показывающая биоаккумуляцию химического загрязнителя в водной пищевой цепи, (б) концентрации ДДТ (в частях на миллион)

4.2 ДДТ: классический случай в экотоксикологии

ДДТ

ДДТ очень эффективен в борьбе с вредителями, он очень токсичен для насекомых и дешев в производстве. Его рентабельность еще и в том, что, он очень стойкий, остается активным в окружающей среде в течение длительного времени. Это свойство ДДТ повышает его ценность как инсектицида для фермеров, поскольку одного применения хватает надолго, но в то же время является основной причиной, по которой он представляет угрозу для дикой природы и здоровья человека.

Озабоченность по поводу широко распространенного воздействия ДДТ привела к тому, что в 1960-х и 1970-х годах он был запрещен в большинстве развитых стран, но по-прежнему широко используется во многих развивающихся странах, не в последнюю очередь потому, что ДДТ очень эффективен в борьбе с болезнетворными насекомыми.

Противомоскитные сетки
Рисунок 10. Обработанные инсектицидом противомоскитные сетки необходимо регулярно повторно обрабатывать. Здесь, во Вьетнаме, этот метод позволил в некоторых районах снизить заболеваемость малярией на 50%

Считается, что ДДТ уничтожил малярию в Европе и США. ВОЗ недавно согласилась с тем фактом, что польза для здоровья человека от применения ДДТ в районах, где распространена малярия, перевешивает экологические риски, и что это передовое оружие против комаров — переносчиков малярии. Вместе с тем предпринимаются усилия по сокращению используемых объемов применения этого инсектицида; например, вместо распыления все чаще используются пропитанные ДДТ противомоскитные сетки (рисунок 10).

Вредное воздействие ДДТ на дикую природу было впервые обнаружено в 1947 году, когда в Великобритании было отмечено резкое сокращение численности хищных птиц, особенно сапсана. Аналогичное снижение было обнаружено в США, особенно среди таких птиц, как скопы (морские ястребы), которые питаются рыбой. К началу 1960-х годов была установлена связь между таким снижением и применением ДДТ.

Сапсаны и скопы охотятся на мелких млекопитающих и рыб и, таким образом, занимают положение на вершине пищевых цепочек, в которых насекомые, пораженные ДДТ, занимают низкий уровень, так что в результате биоаккумуляции они накапливают ДДТ в высоких концентрациях в своих жировых тканях.

Наиболее сильно отравленные птицы погибли; те, кто не погибал, производили яйца с настолько тонкой скорлупой, что они разрушились под тяжестью родителей в гнезде. Во время производства яиц птицы задействуют свои жировые запасы, в которых содержится в  больших количествах ДДТ, и это влияет на процентное содержания кальция в яичной скорлупе. Это пример явления, называемого эндокринным нарушением.

Обработка поля
Обработка поля ядохимикатами

ДДТ был предложен в качестве основной причины возникновения ряда проблем со здоровьем человека. Детальные исследования исключили предполагаемую связь между ДДТ и раком молочной железы, но есть серьезные подозрения, что он связан с раком поджелудочной железы, нейропсихологической дисфункцией и некоторыми репродуктивными проблемами.

ДДТ — лишь одно вещество из широкого ряда пестицидов, применяемых в настоящее время. В 1995 году во всем мире было использовано 2,6 миллиона тонн пестицидов на сумму 38 миллиардов долларов. 85% этих веществ использовались в сельском хозяйстве, преимущественно в развивающихся странах, выращивающих хлопок, бананы, кофе, овощи и цветы, которые экспортируются в развитые страны. В 2000 году, по оценкам, в мире было произведено 3,75 миллиона тонн пестицидов. Если ничего не изменится, то мировое производство пестицидов, по прогнозам, достигнет 6,55 миллионов тонн в 2025 году и 10,1 миллиона в 2050 году.

4.3 Ртуть

Ртуть

Ртуть — это природный металл, который в чистом виде не особенно токсичен. При комнатной температуре и нормальном давлении это серебристо-белая жидкость, которая легко превращается в парообразное состояние. При испарении она попадает в атмосферу, остается там в течение длительного времени и распространяется по всему миру.  Вместе с осадками она попадает в пресноводные озера и реки, где накапливается в донных отложениях. Здесь она превращается при помощи бактерий в различные соединения ртути, в частности в метилртуть (CH3Hg+), которое является высокотоксичным. В пресноводных отложениях метилртуть поглощается мелкими организмами и попадает в водные пищевые цепи, накапливаясь в тканях животных, и путем биоаккумуляции достигает высокого уровня концентрации у животных на вершине пищевой цепи, таких как более крупные рыбы и птицы, питающиеся рыбой.

Осознание того, что соединения ртути представляют серьезную угрозу для здоровья человека, началось с трагедии в заливе Минамата в Японии в середине 1950-х годов.

Как это часто бывает, первое свидетельство того, что что-то не так, появилось из-за наблюдений за животными. Птицы беспорядочно летали и иногда падали в море; детям удавалось ловить обычно шустрых осьминогов голыми руками; у кошек были судороги, и они умирали. Только в 1960-х годах многие местные жители стали открыто болеть. У них были судороги, они начали шататься, чрезмерно выделялась слюна. Начали происходить смертельные случаи, в том числе стали умирать новорожденные дети.

Источником проблемы был химический завод, который сбрасывал свои отходы в залив Минамата. Эти отходы включали большое количество метилртути, оцениваемое в 600 тонн в период с 1932 по 1970 год. Животные и люди страдали от отравления ртутью, которое теперь иногда называют «болезнью Минамата».

Основными источниками атмосферной ртути являются сжигание ископаемого топлива на электростанциях и бытовых и промышленных отходов на мусоросжигательных заводах. Соединения ртути также попадают непосредственно на землю из многих фунгицидов (химикаты, используемые для защиты сельскохозяйственных культур от грибковых заболеваний).

Соединения ртути использовались в качестве ингредиента в некоторых косметических средствах и даже в некоторых лекарствах. Ртутьсодержащее соединение, называемое тиомерсал в Великобритании (или тимеросал в США), используется в качестве антисептического и противогрибкового средства в составе вакцин с 1931 года.

В конце 1990-х годов некоторые опасения по поводу безопасности тиомерсала привели к его постепенному изъятию из некоторых лекарств, в которых он был ингредиентом, но комитет экспертов ВОЗ пришел к выводу, что нет доказательств его токсичности и он так и остается в употреблении.

Воздействие соединений ртути на дикую природу и на людей

Соединения ртути не оказывают воздействия на растения, но было установлено его неблагоприятное воздействие на множество животных, включая рыб и амфибий. Очень высокие уровни ртути были обнаружены в печени американских аллигаторов в сильно загрязненных болотах национального парка Эверглейдс во Флориде, США. Уровень ртути был в 400 раз выше, чем у аллигаторов, рожденных и выращенных на аллигаторовых фермах.

Аллигатор
Аллигаторы в Эверглейдс, Флорида, США.

Из-за загрязнения метилртутью произошло почти полное исчезновение популяции речных саламандр в национальном парке Акадия, штат Мэн, США.

Наиболее пагубное воздействие, которое соединения ртути оказывают на людей, он оказывает на детей, рожденных от женщин, подвергшихся воздействию высоких уровней ртути во время беременности. В тяжелых случаях у них случаются судороги и паралич. Дети могут родиться слепыми или глухими. В менее тяжелых случаях у них снижается интеллект, ухудшается память и возникает синдром дефицита внимания. Соединения ртути не оказывают заметного воздействия на мать, но могут быть обнаружены в ее волосах, а уровень ртути в волосах матери тесно связан с тяжестью послеродовых последствий у детей.

Младенцы также могут подвергаться воздействию соединений ртути через грудное молоко. В некоторых рыболовецких сообществах концентрация ртути в волосах детей тесно связана с продолжительностью грудного вскармливания. Сообщения о высоком уровне ртути у матерей и детей в основном поступают из регионов, где люди едят много рыбы. Например, высокий уровень ртути в крови был обнаружен у людей в США, которые идентифицируют себя как азиаты, жителей Тихоокеанских островов и индейцев.

Ненасыщенные жиры, содержащиеся в рыбе, оказывают благотворное воздействие на здоровье человека, и во многих странах людям рекомендуется употреблять рыбу. В настоящее время правительство США поощряет употребление рыбы среди населения в целом, но не поощряет употребление рыбы у женщин детородного возраста из-за риска, который представляют соединения ртути для еще нерожденных детей. В районе Фарерских островов особенно высокие уровни содержания ртути были обнаружены у китов-лоцманов, и, как следствие, беременным женщинам рекомендуется избегать употребления китового мяса.

Соединения ртути представляют серьезную угрозу для здоровья человека в будущем. Последствия загрязнения ртутью будут глобальными. Поскольку ртуть может рассеиваться в виде паров, она способна осаждаться в любой точке мира. Уровень выбросов растет. С 2001 по 2002 год в США наблюдался рост на 10%, а в таких странах, как Китай и Индия, чьи быстро развивающиеся экономики в значительной степени зависят от ископаемого топлива, выбросы, по прогнозам, будут расти еще быстрее.

4.4 Азот: растущая угроза здоровью

Nitrogen

Большое внимание правительств и средств массовой информации уделяется экологической угрозе, создаваемой выбросами углекислого газа (CO2), и настоятельной необходимости их сокращения. Главным образом из-за сжигания ископаемого топлива уровень CO2 в атмосфере увеличился примерно на 36% с доиндустриальных времен. Согласно последним оценкам, это увеличение привело к более чем 50% глобального потепления, вызванного деятельностью человека. Остальное происходит из-за повышенных концентраций в атмосфере ряда других «парниковых» газов, включая закись азота (N2О).

N2О почти в 300 раз более мощный парниковый газ, чем CO2, и уровни этого газа быстро растут, в основном из-за широкого использования азотных удобрений в сельском хозяйстве. Тем не менее, количество N2О в атмосфере по-прежнему низкое, и наблюдаемое увеличение (на 18% выше доиндустриального уровня) до сих пор способствовало глобальному потеплению всего на 5%.

 Азот существует в окружающей среде в огромных количествах. В виде газообразного азота (N2) он составляет 78% по объему земной атмосферы. Как элемент, азот является инертным газом, то есть он неактивен, малополезен для животных или растений, но и не наносит им вреда. Именно тогда, когда азот включается в соединения с другими элементами (в частности, с кислородом или водородом), он становится реактивным и становится вредным.

В естественной среде, подобной той, которая существовала до промышленной революции, реактивные соединения азота образуются естественным путем в относительно небольших количествах. Например, молния преобразует азот в атмосфере в соединения, называемые нитратами, которые попадают в почву во время дождя. Бактерии, которые встречаются в корнях некоторых растений, известные как азотфиксирующие бактерии, также превращают газообразный азот в соединения азота, которые попадают в почву, обеспечивая естественное удобрение.

Ситуация изменилась во время промышленной революции, когда стало сжигаться в огромных количествах ископаемое топливо, в результате чего в атмосферу в больших объемах выбрасывались различные соединения азота. Совсем недавно промышленное производство азотных удобрений привело к выбросу в окружающую среду ряда других химически активных соединений азота. Они перечислены вместе с их последствиями в таблице 6.

Таблица 6 Некоторые соединения азота и их воздействие на окружающую среду

СоединениеХимическая формулаВоздействие на окружающую среду
нитрат — ионыNO3кислотные дожди, эвтрофикация воды*
азотная кислотаHNO3кислотные дожди, эвтрофикация воды
диоксид азотаNO2смог, кислотные дожди, эвтрофикация воды
азотистая кислотаHNO2смог, кислотные дожди
оксид азотаNOсмог, кислотные дожди
закись азотаN2Oпарниковый газ, разрушение озона в стратосфере
аммиак/ион аммонияNH3/NH4+смог, эвтрофикация воды, аэрозоли**

* Термин «эвтрофикация воды» относится к эффекту высокого уровня соединений азота в воде; они включают сокращение биоразнообразия, поскольку вода забивается водорослями.

** Термин «аэрозоли» относятся к образованию мельчайших частиц, взвешенных в атмосфере.

В настоящее время основным источником соединений азота в окружающей среде является все более широкое использование удобрений для повышения урожайности сельскохозяйственных культур, что в значительной степени обусловлено необходимостью накормить значительную часть населения мира, страдающего от недоедания. Ожидается, что эта тенденция сохранится (рисунок 11).

Рост использования удобрений
Рисунок 11. Рост использования удобрений, 1959-2020 г.г.

Другими источниками азота, добавляемого в окружающую среду, являются фекалии и моча домашнего скота, промышленные выбросы и отходы жизнедеятельности человека. В результате всего этого выброса соединений азота естественный круговорот азота в окружающей среде нарушается так называемым «азотным каскадом». В естественном азотном цикле (рисунок 12) денитрифицирующие бактерии превращают азотные соединения обратно в атмосферный азот, но в настоящее время они не в состоянии справиться с тем огромным количеством азотных соединений, которое выбрасываются в окружающую среду. В результате в почве, атмосфере и воде повышается уровень концентрации соединений азота.

круговорот азота
Рисунок 12. Естественный (доиндустриальный) азотный цикл

Воздействие азота на человека

Наиболее известным воздействием нитратов на здоровье человека является метгемоглобинемия  или «синдром синего ребенка». Метгемоглобинемия – состояние, характеризующееся повышенным содержанием метгемоглобина (окисленного гемоглобина) в крови и тканевой гипоксией. Характерным признаком метгемоглобинемии служит коричнево-шоколадный цвет крови.

Если в питьевую воду попадает большое количество соединений азота, способность крови переносить кислород нарушается, вызывая головную боль, усталость, затрудненное дыхание, диарею и рвоту, а в крайних случаях — потерю сознания и смерть. Этот синдром довольно распространен в некоторых частях США и Нидерландов, где уровень азота очень высок.

Установлены уровни безопасной концентрации соединений азота в питьевой воде с целью предотвращения метгемоглобинемии у младенцев, острого состояния, но они не учитывают возможные хронические последствия для здоровья, как для взрослых, так и для детей, при приеме внутрь соединений азота в низких концентрациях в течение длительного периода.

Считается, что соединения азота являются причиной астмы в некоторых населенных пунктах. Город Фресно, расположенный в долине Сан-Хоакин в Калифорнии, известен своим смогом и занимает третье место по заболеваемости астмой в США. Фресно является центром крупного региона по производству молока, и молочные фермы выделяют большое количество азота в виде аммиака.

Есть и косвенные причины роста заболеваемости астмой во многих развитых странах, связанные с более широким использованием соединений азота в сельском хозяйстве. Культуры, выращенные на обогащенных азотом почвах, растут обильно, а их цветы выделяют в воздух очень большое количество пыльцы.

Высокий уровень азота в воде вызывает цветение водорослей (рисунок 13), бурный рост организмов, похожих на растительные, называемых водорослями, часто в сочетании с бактериями, которые ‘засоряют’ озера, реки и ручьи. Это цветение может содержать тип бактерий, называемых цианобактериями, которые вырабатывают токсины, убивая водные организмы, и представляют угрозу для людей. Цветение водорослей может уничтожить рыбные запасы и может потребоваться много лет, чтобы очистить водоемы и восстановить естественную экологию воды.

Цветение водорослей
Рисунок 13. Цветение водорослей в лесном пруду. Пруд стал зеленым из-за роста водорослей, которые покрывают поверхность и препятствуют попаданию света и кислорода к растениям и животным под поверхностью

4.5 Эндокринные разрушители

В 1996 году была опубликована книга под названием «Наше украденное будущее», привлекшая внимание общественности к дебатам, которые уже некоторое время кипели среди биологов. В этой книге, написанной американским профессором Теодорой Эмили Колборн и двумя ее коллегами из Всемирного фонда дикой природы (WWF), изложена гипотеза о том, что определенные промышленные химикаты, которые обычно являются загрязнителями окружающей среды, угрожают здоровью человека, нарушая гормональную систему организма.

Эти химические вещества, по-разному называемые эндокринными разрушителями, имитаторами гормонов или, в средствах массовой информации, ‘гендерными манипуляторами’, могут играть определенную роль в ряде проблем, начиная от нарушений репродуктивной функции и отклонения в развитии до патологии нервной системы и рака. Эта шокирующая гипотеза была основана на исследованиях как диких, так и лабораторных животных. Есть вполне обоснованное предположение, что определенные ксенобиотические химические вещества нарушают нормальное развитие организма и угнетают репродуктивную систему.

Одним из наиболее распространенных примеров эндокринных нарушений является, в той или иной степени, феминизация мужчин. Похоже, что не существует эндокринных разрушителей, которые маскулинизируют женщин, но некоторые из эндокринных разрушителей нарушают нормальное функционирование женской репродуктивной системы.

Хотя в настоящее время широко признано, что эндокринные разрушители оказывают серьезное воздействие на множество диких животных, среди биологов ведутся серьезные споры о том, влияют ли они на здоровье и воспроизводство человека.

Важным следствием воздействия некоторых гормонов является регулирование поведения. Это относится и к гормону «беги или сражайся» — адреналину, который, выделяясь надпочечниками в ответ на опасность и другие тревожные раздражители, активизирует организм и способствует быстрому реагированию. В меньшей степени это относится к половым гормонам, таким как эстроген или тестостерон, которые оказывают незначительное непосредственное влияние на поведение, но оказывают на организм серьезное, продолжительное организующее воздействие.

Уровень тестостерона определяет сроки наступления подросткового возраста, например, у мальчиков. Этот организующий эффект важен в контексте эндокринных нарушений, потому что это означает, что, если эндокринная система организма нарушается в раннем возрасте, это может иметь серьезные последствия, которые могут повлиять на нее на протяжении всей жизни.

Основополагающим для понимания того, как работают гормоны и эндокринные разрушители, является концепция рецептора. Рецептор — это большая специализированная молекулярная структура, встроенная в мембрану, которая образует внешний слой клетки (рис. 14). Он состоит в основном из белков, обладающих определенным сродством (афинностью) к определенному гормону, лекарственному средству или другому природному или синтетическому химическому веществу. Например, клетки молочных желез млекопитающих имеют на своей поверхности рецепторы с особым сродством к гормону эстрогену, который вырабатывается в основном яичниками.

Когда эстроген вступает в контакт с рецептором эстрогена в клетке, он инициирует изменения внутри этой клетки. С помощью этого механизма эстроген контролирует развитие молочной железы в подростковом возрасте и функционирование во время размножения. Говорят, что молочные железы являются «органами-мишенями» эстрогена. Это «особое сродство» включает процесс, называемый привязкой, при котором определенная часть молекулы гормона присоединяется к части соответствующего рецептора на поверхности клетки-мишени, вызывая изменения внутри клетки-мишени. Из-за специфики этой взаимосвязи процесс привязки часто сравнивают с ключом, вставляемым в замок (рисунок 14).

Взаимодействие замка и ключа
Рисунок 14 Взаимодействие «замка и ключа» между сигнальной молекулой (например, гормоном) и ее специфическим рецептором

Эндокринные разрушители работают потому что, хотя они не являются, собственно, гормонами и часто не имеют очевидного сходства с гормонами, они имеют в своей молекулярной структуре особенности, которые имитируют ‘ключевую’ часть молекул определенных гормонов.

Важно подчеркнуть, что животные весьма чувствительны к очень небольшим изменениям репродуктивных гормонов. Это хорошо показано в работе американского биолога Фреда вом Саала, который в свое время проводил опыты на грызунах. У грызунов большой помет, и во время их развития внутри матери эмбрионы выстраиваются в матке в ряд. В этом ряду эмбрион мужского пола может оказаться между двумя другими мужскими эмбрионами, между двумя женскими, или между мужским и женским.

Вом Саал разработал методы, позволяющие определить точное положение каждого эмбриона до рождения и обнаружить небольшие изменения в поведении молодых грызунов, в которых эти эмбрионы превращались по мере взросления. Он обнаружил, что на поведение индивидуумов влияет их положение в матке, определяемое различиями в агрессивном и сексуальном поведении. Самцы грызунов, которые были между двумя другими самцами в матке, более агрессивны и сексуально активны, чем те, которые были между двумя самками. Этот эффект обусловлен тем фактом, что еще в эмбриональном состоянии молодые млекопитающие выделяют крошечные количества половых гормонов.

Женщины, принимающие противозачаточные таблетки, выделяют с мочой значительное количество модифицированных версий репродуктивных гормонов человека, таких как эстроген. Искусственные гормоны не разрушаются на очистных сооружениях и поэтому появляются, иногда в довольно высоких концентрациях, в сточных водах, сбрасываемых в реки. На ряде участков в Великобритании было обнаружено, что вблизи сброса сточных вод самцы рыб феминизированы.

Доказательства эндокринных нарушений в дикой природе

В 1970-х и 1980-х годах биологи обнаружили во Флориде аллигаторов с уменьшенным размером пениса и низкой плодовитостью. Примерно в то же время в США были обнаружены чайки с аномальным брачным поведением и ненормальными репродуктивными органами. Эти аномалии были связаны с высоким содержанием ПХД (полихлорированных дифенилов), ДДТ и диоксина в местной окружающей среде. Примерно в то же время нарушения репродуктивной функции были обнаружены у рыб, обитающих в британских реках вблизи стоков сточных вод. Такие результаты побудили экотоксикологов начать пристальное изучение ряда ксенобиотических химических веществ и их возможного негативного влияния на эндокринную систему.

Например, атразин является наиболее широко используемым гербицидом в мире; 30 000 тонн его распыляется на сельскохозяйственные угодья в США каждый год. Он обнаруживается в довольно высоких концентрациях в ручьях и реках, куда собираются стоки с сельскохозяйственных угодий, особенно во время дождя.

В ходе лабораторного исследования головастиков африканской шпорцевой лягушки (Xenopus laevis) выращивали в воде, содержащей атразин в концентрациях, аналогичных тем, которые обнаружены в природных водоемах США. Головастики росли, развивались и превращались в лягушек, после чего их подробно исследовали. Многие из них были гермафродитами, что означало, что их гонады (семенники и яичники) содержали ткани, продуцирующие как яйцеклетки, так и сперматозоиды. Многие из тех, кто однозначно был самцом, имели плохо развитую гортань — средство, с помощью которого самцы издают брачные крики. У мужских особей, которым было позволено развиваться до взрослого возраста, уровень тестостерона был снижен в десять раз по сравнению с контрольной группой.

Доказательства нарушения эндокринной системы у людей

Установление связи между эндокринными разрушителями и здоровьем человека осложняется тем фактом, что невозможно эксперименты, проводимые на животных, также проводить и на людях. Было бы совершенно неэтично вводить ДДТ людям, например, чтобы посмотреть, какое воздействие он оказывает на них. Таким образом, исследования на людях ограничиваются установлением зависимости между присутствием ксенобиотического химического вещества в окружающей среде и какой-либо проблемой со здоровьем.

Например, аамдживнаанг (Aamjiwnaang) — община коренных американцев, которые живут рядом с крупным химическим комплексом в Онтарио, Канада. С годами соотношение мальчиков и девочек, родившихся в этой общине, менялось: с равного числа в 1984-88 годах до 46 мальчиков и 86 девочек в 1999-2003 годах. В местной почве были обнаружены высокие уровни фталатов и гексахлорбензола, которые, как известно, обладают свойствами, разрушающими эндокринную систему.

Такие данные наводят на мысль о причинно-следственной связи между химическими веществами, разрушающими эндокринную систему, и измененным соотношением полов, но, правда,  и не дают убедительных доказательств существования такой связи. Могут быть и другие причины, по которым изменилось соотношение полов.

К 2006 году более 50 химических соединений были идентифицированы как эндокринные разрушители. Многие из них являются долгоживущими соединениями, которые, не разлагаясь, могут сохраняться в окружающей среде в течение многих лет, и которые могут биоаккумулироваться в тканях организма. К ним относятся некоторые гербициды (например, атразин), фунгициды и инсектициды (например, ДДТ); промышленные химикаты и побочные продукты, такие как ПХД и диоксин, а также ряд соединений, содержащихся в пластмассах, такие как фталаты и стиролы, которые используются для упаковки пищевых продуктов и напитков. Уровни эндокринных разрушителей особенно высоки в сильно урбанизированных районах мира.

_________________

Мы рассмотрели небольшое количество химических загрязнителей воды и рассказали о том, что известно об их вредном воздействии на животных, людей и окружающую среду. Из приведенного выше материала можно сделать следующие выводы:

Во-первых, существует огромное разнообразие химических загрязнителей; рассмотрены были лишь некоторых из них.

Во-вторых, доказательства того, что химические загрязнители потенциально вредны, часто более убедительны из исследований животных, чем из исследований здоровья человека.

В-третьих, вы читали в основном о земноводных. Многое известно о вредном воздействии химических загрязнителей на других животных, но здесь о них было упомянуто только из-за их роли, обеспечивающих раннее предупреждение об экологических проблемах. Наконец, хотя многое известно о вредном воздействии химических загрязнителей на дикую природу и людей, этот объем знаний меркнет по сравнению с тем, что еще продолжает оставаться неизвестным.

Заключение

• Пресная вода является ограниченным ресурсом на Земле, и все чаще большая ее часть загрязняется как патогенными микробами, так и химическими загрязнителями.

• Потребность человека в пресной воде растет; в частности, вода требуется для орошения в сельском хозяйстве, чтобы прокормить быстро растущее население.

• Вода циркулирует по всему миру, через океаны, атмосферу и системы пресноводных рек. На определенных этапах цикла вода очищается как естественным путем, так и с помощью очистных сооружений.

• Пресная вода очень неравномерно распределена в мире, так что значительная часть населения мира не имеет достаточного количества воды для выращивания сельскохозяйственных культур, питья и санитарии.

• Изменение климата изменяет глобальное распределение воды, вызывая засухи в одних регионах и наводнения в других.

• Химические и физические свойства воды таковы, что в диапазоне температур, которые встречаются на Земле, она поддерживает богатое разнообразие растений и животных.

• В результате деятельности человека образуется огромное разнообразие химических соединений, загрязняющих природные водные объекты, вызывая как острое, так и хроническое загрязнение.

• Доказательства воздействия химического загрязнения представлены экотоксикологией, наукой, изучающей воздействие ксенобиотических химических веществ на дикую природу в естественных условиях.

• Поскольку химические загрязнители проходят через естественные пищевые цепи, биоаккумуляция приводит к накоплению высоких концентраций в определенных органах, например, в жировых тканях хищных рыб и птиц. В результате эти животные и их потомство могут подвергаться воздействию очень высокой дозы.

• ДДТ является эффективным инсектицидом, который токсичен для дикой природы, но также является чрезвычайно важным средством борьбы с малярией.

• Уровни соединений ртути в окружающей среде растут; они представляют угрозу для дикой природы и для людей, которые едят много рыбы, и особенно для их детей.

• Уровни соединений азота в окружающей среде растут очень быстро. При высоких концентрациях они токсичны для человека, но, что более важно, даже при более низких уровнях они вызывают широкомасштабные изменения в окружающей среде, особенно эвтрофикацию воды.

Основная идея данной статьи заключается в том, что здоровье человека и здоровье окружающей среды тесно связаны друг с другом.

Источник


c-sin






Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *